Investigating the Nature of Dark Matter throughout Cosmic History

研究整个宇宙历史中暗物质的本质

基本信息

批准号：
2112884
负责人：
Kimberly Boddy
金额：
$ 22.5万
依托单位：
University of Texas at Austin
依托单位国家：
美国
项目类别：
Continuing Grant
财政年份：
2021
资助国家：
美国
起止时间：
2021-09-01 至 2024-08-31
项目状态：
已结题

来源：
https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=2112884&HistoricalAwards=false
关键词：
Investigating Nature Dark Matter throughout

项目摘要

One of the most prominent and exciting challenges in fundamental physics is understanding the nature of dark matter, which accounts for 85% of all matter throughout the known Universe. Dark matter plays a crucial role in forming galaxies, galaxy clusters, and larger structures of matter through its gravitational effects on ordinary particles. A key question is whether or not dark matter experiences any forces beyond gravity. Dedicated experimental efforts to search for new dark matter physics have thus far produced null results, prompting the development of new theoretical ideas and detection techniques. The PI's research program will tackle the dark matter problem at the intersection of cosmology and particle physics, using cosmological and astrophysical observations to study the microscopic properties of dark matter. Such observations have emerged as a powerful probe of dark matter, due to their increase in precision and sensitivity over recent years. The PI's research will provide foundational work for future dark matter analyses, in preparation for potential new discoveries as next-generation instruments and surveys begin operations in the upcoming decade. In conjunction with research, this program incorporates the mentoring and training of students and postdocs, who are poised become the future scientific leaders of the field.This research will study the impact of dark matter interactions with ordinary particles throughout cosmic time. These interactions affect the formation of, for example, the cosmic microwave background and small-scale structure, enabling the opportunity to search for new dark matter physics using cosmological and astrophysical observations. This research will pursue new avenues to bridge theoretical models and observational techniques to study dark matter. It will involve the development of sophisticated tools to perform joint analyses using multiple datasets.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.

基础物理学中最突出和最令人兴奋的挑战之一是了解暗物质的性质，暗物质占已知宇宙所有物质的 85%。暗物质通过其对普通粒子的引力作用，在形成星系、星系团和更大的物质结构方面发挥着至关重要的作用。一个关键问题是暗物质是否受到任何超越重力的力量。迄今为止，致力于寻找新的暗物质物理的实验努力尚未产生任何结果，从而促进了新的理论思想和探测技术的发展。 PI 的研究计划将解决宇宙学和粒子物理学交叉领域的暗物质问题，利用宇宙学和天体物理观测来研究暗物质的微观特性。近年来，由于精度和灵敏度的提高，此类观测已成为暗物质的强大探测器。 PI 的研究将为未来的暗物质分析提供基础工作，为未来十年下一代仪器和调查开始运行时潜在的新发现做好准备。与研究相结合，该计划包括对学生和博士后的指导和培训，他们有望成为该领域未来的科学领导者。这项研究将研究整个宇宙时间内暗物质与普通粒子相互作用的影响。这些相互作用会影响宇宙微波背景和小尺度结构等的形成，从而有机会利用宇宙学和天体物理观测来寻找新的暗物质物理学。这项研究将寻求新的途径来连接理论模型和观测技术来研究暗物质。它将涉及开发复杂的工具来使用多个数据集进行联合分析。该奖项反映了 NSF 的法定使命，并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估，被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Investigation of CMB constraints for dark matter-helium scattering

暗物质-氦散射的 CMB 约束研究

DOI：
10.1103/physrevd.106.043510
发表时间：
2022-08
期刊：
Physical Review D
影响因子：
5
作者：
Boddy, Kimberly K.;Krnjaic, Gordan;Moltner, Stacie
通讯作者：
Moltner, Stacie

Universal gravothermal evolution of isolated self-interacting dark matter halos for velocity-dependent cross-sections

速度相关截面的孤立自相互作用暗物质晕的普遍引力热演化

DOI：
10.1093/mnras/stad1705
发表时间：
2023-06
期刊：
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
影响因子：
4.8
作者：
Outmezguine, Nadav Joseph;Boddy, Kimberly K.;Gad;Kaplinghat, Manoj;Sagunski, Laura
通讯作者：
Sagunski, Laura

The Atacama Cosmology Telescope: limits on dark matter-baryon interactions from DR4 power spectra

阿塔卡马宇宙学望远镜：DR4 功率谱对暗物质-重子相互作用的限制

DOI：
10.1088/1475-7516/2023/02/046
发表时间：
2023-02
期刊：
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
影响因子：
6.4
作者：
Li, Zack;An, Rui;Gluscevic, Vera;Boddy, Kimberly K.;Bond, J. Richard;Calabrese, Erminia;Dunkley, Jo;Gallardo, Patricio A.;Guan, Yilun;Hincks, Adam;et al
通讯作者：
et al

Structure formation and the global 21-cm signal in the presence of Coulomb-like dark matter-baryon interactions

存在类库仑暗物质-重子相互作用时的结构形成和全局 21 厘米信号

DOI：
10.1103/physrevd.106.103525
发表时间：
2022-11
期刊：
Physical Review D
影响因子：
5
作者：
Driskell, Trey;Nadler, Ethan O.;Mirocha, Jordan;Benson, Andrew;Boddy, Kimberly K.;Morton, Timothy D.;Lashner, Jack;An, Rui;Gluscevic, Vera
通讯作者：
Gluscevic, Vera

Snowmass2021 theory frontier white paper: Astrophysical and cosmological probes of dark matter

Snowmass2021理论前沿白皮书：暗物质的天体物理和宇宙学探测

DOI：
10.1016/j.jheap.2022.06.005
发表时间：
2022-08
期刊：
Journal of High Energy Astrophysics
影响因子：
3.8
作者：
Boddy, Kimberly K.;Lisanti, Mariangela;McDermott, Samuel D.;Rodd, Nicholas L.;Weniger, Christoph;Ali;Buschmann, Malte;Cholis, Ilias;Croon, Djuna;Erickcek, Adrienne L.;et al
通讯作者：
et al